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　　直流系統(tǒng)是核動(dòng)力發(fā)電廠的重要組成部分。在核電站中，機(jī)組控制，監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)電源質(zhì)量和供電可靠性都提出了很高要求，特別是在核島內(nèi)，部分電動(dòng)閥、儀控設(shè)備以及主控室照明都需要可靠穩(wěn)定的不間斷電源，要求無(wú)論機(jī)組廠用電中斷還是電網(wǎng)故障，都不應(yīng)中斷供電。一旦這些裝置失電，將使機(jī)組失去必要的監(jiān)視和調(diào)節(jié)手段，嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致機(jī)組停運(yùn)，循環(huán)散熱系統(tǒng)停止工作，最終導(dǎo)致核反應(yīng)堆熔堆，發(fā)生嚴(yán)重的核泄漏及核污染事故。因此，直流系統(tǒng)在核電廠中應(yīng)用顯得非常的重要。

　　一 什么是直流系統(tǒng)

　　直流系統(tǒng)是應(yīng)用于水力、火力、核能發(fā)電廠、各類變電站和其他使用直流設(shè)備的用戶，為了供給控制、信號(hào)設(shè)備、保護(hù)、自動(dòng)裝置、事故照明、應(yīng)急電源及斷路器分、合閘操作提供直流電源的電源設(shè)備。直流系統(tǒng)一般包括直流電源：包括蓄電池組、整流器;保護(hù)監(jiān)視設(shè)備：含絕緣監(jiān)測(cè)裝置、閃光報(bào)警裝置、電壓監(jiān)察裝置;負(fù)載：含直流母線、直流負(fù)荷、電池放電裝置等設(shè)備。

　　按功能直流系統(tǒng)分為以下幾個(gè)單元：整流系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)，絕緣監(jiān)測(cè)單元，電池巡檢單元，開關(guān)量監(jiān)測(cè)單元，降壓?jiǎn)卧�，配電單元。電力整流就是把交流電整流成直流電的單元，整流系統(tǒng)自身有較為完善的各種保護(hù)功能如:輸入過(guò)壓保護(hù)、輸出過(guò)壓保護(hù)、輸出限流保護(hù)和輸出短路保護(hù)等。監(jiān)控系統(tǒng)是整個(gè)直流系統(tǒng)的控制、管理核心，其主要任務(wù)是：對(duì)系統(tǒng)中各功能單元和蓄電池進(jìn)行長(zhǎng)期自動(dòng)監(jiān)測(cè)，獲取系統(tǒng)中的各種運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)及運(yùn)行狀態(tài)及時(shí)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)電源系統(tǒng)的全自動(dòng)管理，保證其工作的連續(xù)性、可靠性和安全性。絕緣監(jiān)測(cè)單元是監(jiān)視直流系統(tǒng)絕緣情況的一種裝置，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)線路對(duì)地電阻，當(dāng)線路對(duì)地絕緣降低到設(shè)定值時(shí)就會(huì)發(fā)出告警信號(hào)。

　　目前有母線絕緣監(jiān)測(cè)和支路絕緣監(jiān)測(cè)。電池巡檢單元是對(duì)蓄電池在線電壓情況循環(huán)檢測(cè)的一種設(shè)備，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)到每節(jié)蓄電池電壓的大小，能通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)顯示出哪一節(jié)蓄電池發(fā)生故障。開關(guān)量檢測(cè)單元是對(duì)開關(guān)量在線檢測(cè)及告警干節(jié)點(diǎn)輸出的一種設(shè)備。比如在整套系統(tǒng)中哪一路斷路器發(fā)生故障跳閘或者是哪路熔斷器熔斷后開關(guān)量檢測(cè)單元就會(huì)發(fā)出告警信號(hào)，并能通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)顯示出是哪一路斷路器發(fā)生故障跳閘或者是哪路熔斷器熔斷。降壓?jiǎn)卧�就是降壓穩(wěn)壓設(shè)備，是合母電壓輸入降壓?jiǎn)卧�，降壓�(jiǎn)卧�再輸出到控母，調(diào)節(jié)控母電壓在設(shè)定范圍內(nèi)。當(dāng)合母電壓變化時(shí)，降壓?jiǎn)卧�自�?dòng)調(diào)節(jié)，保證輸出電壓穩(wěn)定。降壓?jiǎn)卧�也是以輸出電流的大小�?lái)標(biāo)稱的。目前有兩種降壓?jiǎn)卧�：有�?jí)降壓硅鏈和無(wú)極降壓斬波。不過(guò)無(wú)極降壓斬波技術(shù)還不是很成熟，常發(fā)生故障，所以還是降壓硅鏈?zhǔn)褂幂^廣泛。配電單元主要是直流屏中為實(shí)現(xiàn)交流輸入、直流輸出、電壓顯示、電流顯示等功能所使用的器件如：電源線、接線端子、交流斷路器、直流斷路器、接觸器、防雷器、分流器、熔斷器、轉(zhuǎn)換開關(guān)、按鈕開關(guān)、指示燈以及電流、電壓表等。

　　二 直流系統(tǒng)在核電站中的作用

　　在核電站中，直流系統(tǒng)的應(yīng)用可以說(shuō)是系統(tǒng)的二次能源，可以提供核電站中的較為重要裝置運(yùn)行的直流電源。在核電站中各種控制保護(hù)系統(tǒng)及其復(fù)雜，其目的都是為了增強(qiáng)電力系統(tǒng)的可靠性，但是控制保護(hù)系統(tǒng)發(fā)揮作用的基礎(chǔ)是需要有一套穩(wěn)定可靠的電源系統(tǒng)。交流電源一般取自系統(tǒng)，無(wú)法存儲(chǔ)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)可能造成交流電全停，這樣我們的控制系統(tǒng)保護(hù)系統(tǒng)無(wú)法正常工作將危機(jī)核電站設(shè)備安全，可能擴(kuò)大事故，這是不允許的。直流系統(tǒng)與整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行無(wú)關(guān)，一般都配有一定容量的蓄電池，平時(shí)有交流電通過(guò)充電機(jī)向蓄電池充電，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障失去交流電時(shí)通過(guò)蓄電池向重要設(shè)備提供直流電，保證設(shè)備正常運(yùn)行及事故處理。而當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，斷路器會(huì)因?yàn)槭�去直流系統(tǒng)提供的直流電源而不能自動(dòng)跳閘避免可能發(fā)生的意外，而導(dǎo)致重要電器設(shè)備損壞造成難以想象的后果。所以直流系統(tǒng)的可靠性對(duì)于核電站的安全運(yùn)行來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的，我們必須加強(qiáng)對(duì)直流系統(tǒng)的日常維護(hù)。

　　2.1 蓄電池屏包含蓄電池組、蓄電池監(jiān)測(cè)儀等。

　　蓄電池組經(jīng)蓄電池總?cè)劢z,并經(jīng)蓄電池總開關(guān)接在合閘母線上,正常運(yùn)行時(shí)由整流模塊的直流輸出提供各種直負(fù)荷,并經(jīng)合母對(duì)蓄電池進(jìn)行充電(浮充、均充)。當(dāng)交流輸入故障時(shí),蓄電池合閘母線供電并經(jīng)硅鏈向控制母線供電,保持直流系統(tǒng)持續(xù)供電。同時(shí),蓄電池組有蓄電池監(jiān)測(cè)儀,對(duì)蓄電池電壓、充放電電流等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。直流系統(tǒng)中央監(jiān)控器可對(duì)電力直流電源的各個(gè)部分電氣運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),遇到故障等異常情況,發(fā)出聲光報(bào)警,并通過(guò)多種數(shù)字通訊手段,將故障信息上報(bào)監(jiān)控后臺(tái)。監(jiān)控系統(tǒng)的另一大作用是智能化的蓄電池充放電管理,根據(jù)電池組的容量狀態(tài)調(diào)節(jié)整模塊的輸出電壓和限流值,使電池組容量充滿。并延長(zhǎng)電池組的使用壽命;此外還可實(shí)現(xiàn)兩路交流輸入電源的切換控制功能,保證一路交流電失效時(shí),另一路交流電能及時(shí)供應(yīng),保證直流電源的可靠工作。絕緣監(jiān)測(cè)儀接在控母及各饋線絕緣監(jiān)測(cè)元件上,實(shí)現(xiàn)對(duì)所有直流饋線的絕緣檢測(cè)。可反映各直流回路的接地情況的。

　　2.2 直流系統(tǒng)，是發(fā)電廠發(fā)電廠或不可缺的必要系統(tǒng)。

　　它在日常生活中為繼電保護(hù)、控制、信號(hào)、計(jì)算機(jī)監(jiān)控、事故照明、交流不間斷電源等電源的運(yùn)行提供保障，它的可靠性到電力系統(tǒng)的安全息息相關(guān)，是發(fā)電過(guò)程中極為重要的一部分。直流系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)立的電源，它與整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行無(wú)關(guān)。當(dāng)外部交流電中斷時(shí)，會(huì)有另外一后備個(gè)電源--蓄電池繼續(xù)為直流電源提供蓄電。而當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，斷路器會(huì)因?yàn)槭�去直流系統(tǒng)提供的直流電源而不能自動(dòng)跳閘避免可能發(fā)生的意外，而導(dǎo)致重要電器設(shè)備損壞造成難以想象的后果。所以直流系統(tǒng)的可靠性對(duì)于對(duì)發(fā)電廠的安全運(yùn)行來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的，我們必須加強(qiáng)對(duì)直流系統(tǒng)的日常維護(hù)。

　　2.3 絕緣監(jiān)察裝置的維護(hù)。

　　早期的絕緣監(jiān)察裝置由于比較陳舊，又因?yàn)橹绷飨到y(tǒng)界限方式的影響沒(méi)辦法起到預(yù)想的作用仍然處于由直流母線來(lái)報(bào)警的階段。對(duì)于尋找具體支路，接地點(diǎn)的尋找方式仍然采用支路斷電查找。絕緣監(jiān)察裝置主要出現(xiàn)的問(wèn)題有：裝置死機(jī)、插件損壞、插件燒毀等。一些絕緣監(jiān)察裝置的死機(jī)會(huì)造成發(fā)電廠直流系統(tǒng)失去地接點(diǎn)，除此之外，一些絕緣監(jiān)察裝置在同一母線的多路電源支線的電壓預(yù)定值同時(shí)下降時(shí)無(wú)法正確報(bào)警。對(duì)絕緣監(jiān)察裝置能否正常運(yùn)行造成決定性影響的是直流系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/p>

　　三.直流系統(tǒng)常見問(wèn)題及維護(hù)措施

　　發(fā)電廠直流系統(tǒng)故障有很多種,比較常見的主要有蓄電池故障、充電模塊故障、微機(jī)控制系統(tǒng)故障、直流系統(tǒng)接地故障等。

　　1.蓄電池故障及維護(hù)措施

　　在發(fā)電廠中蓄電池產(chǎn)生的故障主要有以下幾方面：一是蓄電池內(nèi)部開路(極板腐蝕嚴(yán)重?cái)嗔�、極柱脫落)，電池失效(極板硫化嚴(yán)重失去活性)，電瓶虧液，電池外殼破損(會(huì)導(dǎo)致電解液泄露，腐蝕安裝支架，并且造成蓄電池組短路，造成嚴(yán)重事故)，對(duì)于蓄電池的使用影響較大;二是蓄電池組中單個(gè)電池的電壓偏高或者偏低，單個(gè)蓄電池組的電壓偏差超過(guò)了發(fā)電廠中對(duì)蓄電池電壓的規(guī)定范圍，會(huì)影響整個(gè)電池組的性能，整體放電能力下降，不能保障設(shè)計(jì)容量也會(huì)在關(guān)鍵時(shí)刻掉鏈子，造成不可預(yù)估的損失;三是蓄電池組的熔斷器開關(guān)熔斷或脫扣，在發(fā)電廠的正常運(yùn)行過(guò)程中，蓄電池組是通過(guò)熔斷器浮充或均充電運(yùn)行，通過(guò)整流設(shè)備的電流來(lái)補(bǔ)充蓄電池的放電消耗，在發(fā)電廠中的負(fù)載平時(shí)是不受蓄電池供電的，當(dāng)熔斷器開關(guān)熔斷或脫扣時(shí)交流突然失電，此時(shí)電池組不能正常給負(fù)載供電，造成斷電設(shè)備停運(yùn)重大事故。

　　對(duì)于以上故障，應(yīng)加強(qiáng)蓄電池的日常維護(hù)和檢測(cè)，目的是查出不合格的電池。通常是使用專業(yè)蓄電池狀態(tài)測(cè)試儀測(cè)試電池的內(nèi)阻和電壓，從而估計(jì)出電池的容量，初步確定蓄電池是否符合繼續(xù)使用的要求。這就做到了容量測(cè)試和對(duì)日常蓄電池狀態(tài)的有效掌握，通過(guò)檢測(cè)不合格設(shè)備并及時(shí)維護(hù)，保證直流供電電池的正常工作狀態(tài)。對(duì)不合格蓄電池的處理：檢測(cè)出來(lái)的不合格電池不能直接丟棄或者報(bào)廢，首先要做的工作是再次檢測(cè)，看是否有修復(fù)的可能或者是用作其他用途。一條重要的原則是，新舊電池不能混用，不同品牌和不同批次型號(hào)的電池不能混用。對(duì)蓄電池普通性能指標(biāo)的修復(fù)可以采用專業(yè)的蓄電池活化儀來(lái)完成，它能在一定程度上解決不能有效修復(fù)蓄電池的問(wèn)題。

　　2.充電機(jī)故障及處理措施

　　對(duì)于這種故障，應(yīng)該在日常的檢查中對(duì)某些點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)檢查:比如三相交流輸入電壓是不是平衡狀態(tài)或者有沒(méi)有缺相;運(yùn)行中的噪聲是否是正常狀態(tài);各種保護(hù)信號(hào)所顯示的信息是否是正常狀態(tài);直流輸出的電壓值和電流值是不是處于正常的值域范圍;正負(fù)母線與地面之間是否依然保持比較好的絕緣性能。在日常檢查中特別注意以上列出的幾點(diǎn),有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)充電模塊中出現(xiàn)的問(wèn)題,并且可以有針對(duì)性地對(duì)其進(jìn)行處理。目前,直流系統(tǒng)的充電單元都裝有監(jiān)控設(shè)備,可以對(duì)充電模塊進(jìn)行持續(xù)的監(jiān)測(cè),并且還有定時(shí)均充的功能,為工作人員減少了很多的工作量。但是也應(yīng)該對(duì)出現(xiàn)的情況有一個(gè)比較完整的記錄,定期對(duì)充電模塊的運(yùn)行情況進(jìn)行檢測(cè),是否準(zhǔn)時(shí)均充,并且對(duì)均充期間的電流和電壓進(jìn)行檢查,確保它們的值正確。

　　3.微機(jī)控制系統(tǒng)故障及處理措施

　　在發(fā)電廠中的微機(jī)系統(tǒng)比較復(fù)雜，元器件比較繁多，較易出現(xiàn)故障。主要存在的故障及處理措施反映如下：一是微機(jī)顯示界面報(bào)各功能自單元板故障，如充電機(jī)檢測(cè)單元、蓄電池檢測(cè)單元、絕緣檢測(cè)單元等故障。故障產(chǎn)生的原因可能是各單元自身故障、設(shè)定參數(shù)不正確或者通訊故障。采取處理故障措施是：按照系統(tǒng)檢查報(bào)故障單元是否真的故障或有操作、檢測(cè)相關(guān)參數(shù)設(shè)置或者找到告警的功能子單元板使其復(fù)位，或使整個(gè)微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)重新上電復(fù)位;二是系統(tǒng)界面顯示充電機(jī)電壓和蓄電池電壓、蓄電池熔斷信息，比如充電機(jī)電壓與系統(tǒng)一致、充電機(jī)過(guò)壓、充電機(jī)欠壓等信號(hào)。故障產(chǎn)生的原因可能為蓄電池正極、負(fù)極或兩極保險(xiǎn)熔斷或者開路，或者充電機(jī)設(shè)定中充電機(jī)設(shè)定電壓過(guò)高或過(guò)低以及充電機(jī)出現(xiàn)故障、市電失電造成電池過(guò)度放電等原因。采取的故障處理措施是查明原因立即更換蓄電池熔斷器(或刀閘)，修復(fù)斷路點(diǎn);否則交流停電將會(huì)導(dǎo)致直流屏無(wú)直流電送出設(shè)備不能正常運(yùn)行，另外通過(guò)重新設(shè)置充電機(jī)過(guò)壓或欠壓值使其在正常范圍內(nèi)。

　　4. 直流系統(tǒng)接地故障及處理措施

　　發(fā)電廠直流系統(tǒng)接地是一種易發(fā)生且對(duì)電力系統(tǒng)危害性較大的故障。直流系統(tǒng)正極接地，就會(huì)有造成繼電保護(hù)誤動(dòng)的可能，因?yàn)橐话闾�閘線圈(如出口中間繼電器線圈和跳閘線圈等)均接電源負(fù)極，回路再發(fā)生接地或絕緣不良就會(huì)形成兩點(diǎn)接地，引起保護(hù)誤動(dòng);直流系統(tǒng)負(fù)極接地，如果回路中再有一點(diǎn)接地，形成兩點(diǎn)接地可將跳閘回路或合閘回路短路，保護(hù)拒動(dòng)，此時(shí)系統(tǒng)發(fā)生故障，保護(hù)的拒動(dòng)必然導(dǎo)致系統(tǒng)事故擴(kuò)大(即越級(jí)擴(kuò)大事故)，同時(shí)還可能燒壞繼電器的觸點(diǎn)和燒保險(xiǎn)。

　　當(dāng)直流系統(tǒng)發(fā)生接地時(shí)，由直流系統(tǒng)絕緣監(jiān)察裝置發(fā)出預(yù)告信號(hào)。此時(shí)，應(yīng)首先確定是正極接地，還是負(fù)極接地;是完全接地，還是絕緣電阻降低。然后再根據(jù)運(yùn)行方式、檢修、操作及氣候等因的影響，判斷可能接地的地點(diǎn)，確定尋找地點(diǎn)的方法和步驟。尋找接地點(diǎn)的一般原則：

　　(1)對(duì)于兩段以上并列運(yùn)行的直流母線，先采用“分網(wǎng)法”，拉開兩段母線的分段刀閘，判明屬哪一段母線接地，以縮小查找范圍。

　　(2)對(duì)直流母線上允許短時(shí)停電的直流負(fù)荷饋線，采用“瞬間停電法”尋找。當(dāng)拉開某一回路時(shí)，如接地信號(hào)消失，并且各極對(duì)地電壓恢復(fù)正常，則說(shuō)明接地點(diǎn)在該回路上。

　　(3)對(duì)于不允許短時(shí)停電的重要直流負(fù)荷，可采用“轉(zhuǎn)移負(fù)荷法”查找接地點(diǎn)。

　　(4)如接地不在各直流負(fù)荷上時(shí)，可瞬間解列充電設(shè)備、蓄電池和倒換直流母線查找接地點(diǎn)。

　　四.直流系統(tǒng)改進(jìn)措施研究

　　1.加強(qiáng)教育，改善環(huán)境

　　(1)加強(qiáng)對(duì)運(yùn)行人員的培訓(xùn)，使其認(rèn)識(shí)到蓄電池對(duì)于電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要性。加強(qiáng)對(duì)蓄電池的巡視，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)處理。

　　(2)從硬件上對(duì)運(yùn)行人員提供支持�？梢栽诂F(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上增加電池組智能巡檢儀，方便運(yùn)行人員巡視。

　　2.引進(jìn)原理先進(jìn)的充電機(jī)

　　現(xiàn)有的各電壓等級(jí)的充電器常采用浮充的方式，由于充電器運(yùn)行時(shí)間比較長(zhǎng)，設(shè)備存在一定的老化現(xiàn)象，存在諸如觸點(diǎn)粘合、整定值偏移、實(shí)際電壓輸出值與現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)值存在較大偏差等故障，使得現(xiàn)有的充電設(shè)備在一定程度上對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行造成威脅。

　　可以使用均浮充自動(dòng)轉(zhuǎn)換的充電機(jī)，便于對(duì)虧電電池快速充電以及維護(hù)。

　　3.開發(fā)先進(jìn)的智能放電設(shè)備

　　(1)采用智能放電設(shè)備，用于檢驗(yàn)蓄電池容量，作為核對(duì)性試驗(yàn)時(shí)的直流負(fù)荷。由于其可以對(duì)蓄電池恒流放電，改變了無(wú)法控制放電電流的缺點(diǎn)，保證了蓄電池的良好使用。在機(jī)組檢修、設(shè)備維護(hù)周期內(nèi)，定期對(duì)各電壓等級(jí)的所有蓄電池進(jìn)行充放電試驗(yàn)，檢測(cè)現(xiàn)有蓄電池的健康狀況。

　　(2)蓄電池在進(jìn)入系統(tǒng)工作之前，應(yīng)進(jìn)行細(xì)致的充放電試驗(yàn)，認(rèn)真檢測(cè)每一節(jié)電池，以保證蓄電池性能一致。

　　(3)現(xiàn)使用的蓄電池大多是密封鉛酸蓄電池，采用定電壓限流充電新技術(shù)后，確保了蓄電池的使用壽命。

　　4.改變檢測(cè)蓄電池容量的手段

　　采用智能巡檢儀，改變以往只用電表測(cè)量輸出電壓的簡(jiǎn)單方法。傳統(tǒng)的電池電壓測(cè)量方法只是用電表測(cè)電池在浮充狀態(tài)下的電池端電壓，實(shí)際上只能知道電池在浮充狀態(tài)下的化學(xué)電勢(shì)，即使是一個(gè)容量非常小的電池，在浮充狀態(tài)下其端電壓也可能顯示正常，所以通過(guò)在浮充狀態(tài)下測(cè)量電池電壓來(lái)判斷電池好壞的方法不可取。新型裝置不僅可以測(cè)量電池電池內(nèi)阻、充放電時(shí)電池電流及端電壓的變化，還可以從容量分析判斷電池的性能。